【導(dǎo)讀】膆膀薂肆肂腿蚅衿羈膈螇蟻芆膈蕆袇膂膇蕿蝕肈芆蟻裊羄芅莁蚈袀芄蒃袃艿芃蚅蚆膅節(jié)螈肁節(jié)蕆螅羇芁薀羀袃芀螞螃膂荿莂羈肈莈蒄螁羄莇薆羇袀莆蝿蝿羋莆蒈螞膄蒞薁袈肀莄蚃蟻羆莃莂袆袂蒂蒅蠆膁蒁薇襖肇蒀蠆蚇肅蒀葿袃罿葿薁螅芇蒈蚄羈膃蕆螆螄聿蒆蒆罿羅膃薈螂袁膂蝕羈膀膁莀螀膆膀薂肆肂腿蚅衿羈膈螇蟻芆膈蕆袇膂膇蕿蝕肈芆蟻裊羄芅莁蚈袀芄蒃袃艿芃蚅蚆膅節(jié)螈肁節(jié)蕆螅羇芁薀羀袃芀螞螃膂荿莂羈肈莈蒄螁羄莇薆羇袀莆蝿蝿羋莆蒈螞膄蒞薁袈肀莄蚃蟻羆莃莂袆袂蒂蒅蠆膁蒁薇襖肇蒀蠆蚇肅蒀葿袃罿葿薁螅芇蒈蚄羈膃蕆螆螄聿蒆蒆罿羅膃薈螂袁膂蝕羈膀膁莀螀膆膀薂肆肂腿蚅衿羈膈螇蟻芆膈蕆袇膂膇蕿蝕肈芆蟻裊羄芅莁蚈袀芄蒃袃艿芃蚅蚆膅節(jié)螈肁節(jié)蕆螅羇芁薀羀袃芀螞螃膂荿莂羈肈莈蒄螁羄莇薆羇袀莆蝿蝿羋莆蒈螞膄蒞薁袈肀莄蚃蟻羆莃莂袆袂蒂蒅蠆膁蒁薇襖肇蒀蠆蚇肅蒀葿袃罿葿薁螅芇蒈蚄羈膃蕆螆螄聿蒆蒆罿羅膃薈螂袁膂蝕羈膀膁莀螀膆膀薂肆肂腿蚅衿羈膈螇蟻芆膈蕆袇膂膇蕿

　　

【正文】 滿(mǎn)足很好的節(jié)能效果。因此，這個(gè)時(shí)期裝飾用途場(chǎng)合， LED 照明燈具可完全勝任，大范圍室內(nèi)照明還不夠成熟。 LED照明的現(xiàn)狀及發(fā)展前景 處在全球能源短缺的大環(huán)境下，節(jié)約能源成為了我們亟待解決的問(wèn)題，在照明領(lǐng)域， LED發(fā)光產(chǎn)品正逐步走向人們的各種生活中， LED 照明燈具作為一種新型的照明產(chǎn)品，是未來(lái)發(fā)展的必然， 21世紀(jì)將邁進(jìn)以 LED照明光源為代表的新時(shí)代。 我國(guó) LED產(chǎn) 業(yè)開(kāi)始于二十世紀(jì)七十年代。經(jīng)過(guò)三十多年的發(fā)展，我國(guó) LED產(chǎn)業(yè)已基本形成了囊括外延片的生產(chǎn)、芯片的制備、芯片的封裝和 LED商品應(yīng)用較為綜合的產(chǎn)業(yè)鏈。尤其是在 ―國(guó)家半導(dǎo)體照明工程 ‖的帶動(dòng)下，建設(shè)了深圳、大連、石家莊、廈門(mén)、上海、揚(yáng)州和南昌 7 個(gè)產(chǎn)業(yè)化基地。長(zhǎng)江三角洲、珠江三角洲、北方地區(qū)以及閩三角成為了我國(guó) LED 產(chǎn)業(yè)發(fā)展的聚集地。 當(dāng)今，我國(guó)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)保持著良好的發(fā)展方向，外延片生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展極為迅速、芯片封裝產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)保持較快增長(zhǎng)、產(chǎn)品應(yīng)用取得很大改善。二零零七年我國(guó) LED 應(yīng)用產(chǎn)品銷(xiāo)售額已超過(guò)三百億元， 已成為世界景觀(guān)照明、太陽(yáng)能 LED應(yīng)用產(chǎn)品最大的制造和出口國(guó)，正在逐步形成以半導(dǎo)體為核心的照明產(chǎn)業(yè)。我國(guó)在照明領(lǐng)域已經(jīng)具 6 有一定風(fēng)格，以戶(hù)外照明的發(fā)展較為明顯，雖然已有近 100 家 LED 路燈照明制造企業(yè)建設(shè)了一些示范性道路，但室內(nèi)照明產(chǎn)業(yè)仍然處于落后局面。 2020年北京奧運(yùn)會(huì)對(duì) LED照明的集中展示，讓人們對(duì) LED有了全新的認(rèn)識(shí)，有力推動(dòng)了中國(guó)半導(dǎo)體照明產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。 2020年上海世博會(huì)的籌辦，半導(dǎo)體 LED照明作為一種新型 ―綠色 ‖照明光源，受到了市政府相關(guān)部門(mén)及上海世博會(huì)事務(wù)協(xié)調(diào)局領(lǐng)導(dǎo)的高度重視， LED照明在世博會(huì)上得到了廣泛應(yīng)用。 LED 照明所起到作用推動(dòng)了自身產(chǎn)業(yè)的快速成長(zhǎng)，尤為重要的是起了很好的帶頭作用 [11]。 從整體看，現(xiàn)在我國(guó)的 LED照明還是處在起步時(shí)期，多數(shù)照明工程仍然被飛利浦、 GE等國(guó)外實(shí)力較強(qiáng)的照明企業(yè)起主導(dǎo)地位。擺在國(guó)內(nèi)企業(yè)面前的迫在眉睫的是擴(kuò)大規(guī)模、提高生產(chǎn)技術(shù)水平進(jìn)而提高產(chǎn)品質(zhì)量，提高授權(quán)要價(jià)和研發(fā)核心專(zhuān)利的能力。只有這樣，中國(guó) LED照明才能會(huì)以較快的步伐向前邁進(jìn)。 被稱(chēng)為第四代照明光源的 LED，憑借節(jié)能、無(wú)污染、使用時(shí)間長(zhǎng)、體積小等優(yōu)勢(shì)，在各種指示、顯示、裝飾、一般照明和夜 景照明等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。最近幾年，國(guó)際上部分發(fā)達(dá)國(guó)家在 LED 的研究和生產(chǎn)方面進(jìn)行了激烈的科技競(jìng)賽。美國(guó)從兩千年起花費(fèi)五億美元啟動(dòng)了 ―國(guó)家半導(dǎo)體照明計(jì)劃 ‖，歐盟也在二零零七年七月宣布實(shí)施了 ―彩虹計(jì)劃 ‖。中國(guó)科技部在二零零三年六月份第一次提出發(fā)展半導(dǎo)體照明計(jì)劃。多年來(lái)， LED 照明憑借其節(jié)能、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)，倍受?chē)?guó)家以及各級(jí)政府的關(guān)注，各地相繼實(shí)施相關(guān)法規(guī)和采取措施促進(jìn) LED照明燈具市場(chǎng)的擴(kuò)展；廣大消費(fèi)者也對(duì)這類(lèi)新興 LED 照明燈具產(chǎn)生了濃厚的興趣。然而，由于在改善技術(shù)和推廣上的投入成本始終較高，使得讓眾多消費(fèi)者渴求 已久的 LED 照明產(chǎn)品一直無(wú)法問(wèn)世！ [12] 隨著我國(guó)一些制造商技術(shù)的發(fā)展以及不斷的降低生產(chǎn)成本， LED照明局面勢(shì)必改變。廉價(jià)優(yōu)質(zhì)的 LED 照明商品，行將為我國(guó)的照明產(chǎn)業(yè)帶來(lái)質(zhì)的飛躍，廣大使用者必將在使用時(shí)感受到它的內(nèi)在優(yōu)越性！ 7 第 2章 MPPT控制部分與 DC/DC變換 光伏陣列輸出是非線(xiàn)性的，而且它的輸出在不同的光照強(qiáng)度下、環(huán)境溫度下和負(fù)載情況變化時(shí)變化。根據(jù)太陽(yáng)電池的工作原理，處于不同光照強(qiáng)度，溫度等環(huán)境條件下，光伏電池的輸出便隨著改變，輸出功率包括最大功率點(diǎn)也隨著相應(yīng)改變。在實(shí)際的應(yīng) 用系統(tǒng)中，太陽(yáng)光的輻射強(qiáng)度和大氣的透光率都是動(dòng)態(tài)變化的，這就給建設(shè)太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)帶來(lái)了困難。在環(huán)境溫度以及太陽(yáng)光輻射強(qiáng)度不變的情況下，光伏電池的工作電壓是變化的，然而只有輸出電壓是一個(gè)恰當(dāng)?shù)闹禃r(shí)，光伏電池才可以輸出最大功率，這時(shí)太陽(yáng)能光伏電池的工作點(diǎn)即是最大功率點(diǎn) (Maximum Power Point)。最大功率點(diǎn)跟蹤 (MPPT)即指實(shí)時(shí)調(diào)節(jié)光伏電池的輸出功率，讓它一直在最大功率點(diǎn)附近工作的過(guò)程?？紤]到光伏電池的特殊性，如何準(zhǔn)確地設(shè)置它的工作電壓、電流來(lái)找到最大功率點(diǎn)是非常重要的。目前，通常采用 DC/DC變換實(shí)現(xiàn)， DC/DC變換的形式主要有升壓式（ Boost）、降壓式（ BUCK）、升降壓式 (BUCKBoost)、庫(kù)克式（ CUK）四種。最大功率點(diǎn)跟蹤的算法是光伏發(fā)電系統(tǒng)的另一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，在當(dāng)前提出的眾多的控制方法里，主要包括擾動(dòng)觀(guān)察法、恒壓跟蹤法、電導(dǎo)增量法、模糊邏輯控制法等 [13]。 光伏電池的等效簡(jiǎn)化的線(xiàn)性電路如圖 21所示， R0上的功率可表示為： Ri Ro 圖 21 光伏電池簡(jiǎn)化電路圖 由于 U、 Ri均是常數(shù) ,因此對(duì)上式兩邊 R0求導(dǎo)，便可以得到： 只有當(dāng)式（ 22）中的 R0=Ri時(shí)， P0才會(huì)取得最大值。因此，針對(duì)光伏電池等效簡(jiǎn)化的線(xiàn)性電路，當(dāng)負(fù)載電阻和電源內(nèi)阻相等時(shí)，負(fù)載便可以獲得最大功率。盡管 DC/DC變換電路以及光伏電池都是非線(xiàn)性的，然而在短時(shí)間里，可以把它們看作是線(xiàn)性的。 8 由光伏電池的簡(jiǎn)化電路可知：當(dāng) R0=Ri時(shí)， R0和 Ri兩端的電壓均是電壓 U的一半，此時(shí)P0取得最大值。由上所述可知，采取調(diào)節(jié) DC/DC 變換電路的等效 電阻，便可以一直使光伏電池的內(nèi)阻和轉(zhuǎn)化電路的等效電阻保持一致，從而實(shí)現(xiàn)光伏電池的最大功率點(diǎn)跟蹤，也就是光伏電池的 MPPT。與此類(lèi)推，實(shí)際應(yīng)用時(shí)可以采取調(diào)節(jié)負(fù)載兩端的電阻值，來(lái)使負(fù)載獲得最大功率。 圖 22 最大功率跟蹤示意圖 光伏電池最大功率點(diǎn)跟蹤的示意圖如上圖 22所示。圖中直線(xiàn)表示負(fù)載電阻 R0；虛曲線(xiàn)表示等功率線(xiàn)； Ioc表示光伏電池的短路電流； Uoc表示光伏電池的斷路電壓； Pm表示光伏電池的最大功率點(diǎn)。 由圖可知，光伏電池最大功率跟蹤原理為：光伏電池工作于 M 點(diǎn)時(shí)，光伏電池的輸出功率要比 在最大功率點(diǎn)處小很多。采取改變輸出電壓的方法，把負(fù)載電壓調(diào)節(jié)到 U01 處，讓負(fù)載的功率從 M點(diǎn)向 N點(diǎn)移動(dòng)。因?yàn)?N點(diǎn)與光伏電池的最大功率點(diǎn)處于同一點(diǎn)上，所以此時(shí)光伏電池獲得最大功率。 最大功率點(diǎn)跟蹤的關(guān)鍵問(wèn)題是研究跟蹤的算法，目前應(yīng)用較廣泛的幾種為：恒 ① 壓跟蹤法、② 擾動(dòng)觀(guān)察法、 ③ 電導(dǎo)增量法等。 處于不同光照強(qiáng)度下的光伏電池功率 電壓特性曲線(xiàn)如圖 23。由圖可知，同一溫度條件下，不同的光照強(qiáng)度，光伏電池的最大功率點(diǎn)差不多分布在某一固定垂線(xiàn)的兩側(cè)附近。于是我們可以認(rèn)為，恒壓跟蹤法就是把某個(gè)特定輸出電壓的垂直線(xiàn)近似看成最大功率線(xiàn)，讓光伏電池輸出一個(gè)特定的電壓，便可以找到最大功率點(diǎn)。顯然，此方法是一種近似的最大功率點(diǎn)跟蹤算法。 9 圖 23 不同光照強(qiáng)度下光伏電池功率 電壓特性曲線(xiàn) 此方法具有容易實(shí)現(xiàn)、控制方便、可靠性以及穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn)；但是該方法沒(méi)有考慮溫度對(duì)太陽(yáng)能電池?cái)嗦冯妷旱挠绊?，因此控制精度差。譬如每?dāng)安裝地點(diǎn)的溫度增加 1℃ ，不為負(fù)載供電時(shí)，硅太陽(yáng)能電池的輸出電壓會(huì)減至原來(lái)的 %%?，F(xiàn)在已研究出部分 改善的恒壓跟蹤算法，可以通過(guò)改變電位器的值輸出不同電壓值，通過(guò)溫度查表改變電壓等等。伴著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用，恒壓跟蹤法將會(huì)逐步被取代。 擾動(dòng)觀(guān)察法原理圖如圖 24，首先獲取當(dāng)前陣列輸出功率 P1，當(dāng)在原輸出電壓的基礎(chǔ)上增加或減少很小電壓分量 △ u 時(shí)，輸出功率可能發(fā)生改變，測(cè)量電壓改變后的輸出功率 P2，然后計(jì)算出 P2－ P1，得出功率差 △ P。 當(dāng) △ P0時(shí)，光伏電池位于上升側(cè)，即最大功率點(diǎn)左側(cè)，需再升高電壓值，使功率自左向最大功率點(diǎn)持續(xù)逼近，維持原方向繼續(xù)擾動(dòng)； 當(dāng) △ P0時(shí)，光伏電池位于下降段，即最大功率點(diǎn)尺的右側(cè)，即改變擾動(dòng)方向，降低工作電壓值，自右向最大功率點(diǎn)靠近；若 △ P=0，電池位于最大工作點(diǎn)（或附近），此時(shí)不需要改變輸出電壓 [14]。 這種方法的優(yōu)勢(shì)在于原理簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)；不足之處是當(dāng)光